Obkladové panely v průmyslu. Milan Paštěka

Obkladové panely v průmyslu

Milan Paštěka

Bakalářská práce 2012

Příjmení a jméno: Paštěka Milan

Obor: Technologická zařízení

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že •

•

•

• •

•

•

beru na vědomí, že odevzdáním diplomové/bakalářské práce souhlasím se zveřejněním své práce podle zákona č. 111/1998 Sb. o vysokých školách a o změně a doplnění dalších zákonů (zákon o vysokých školách), ve znění pozdějších právních předpisů, bez ohledu na výsledek obhajoby 1); beru na vědomí, že diplomová/bakalářská práce bude uložena v elektronické podobě v univerzitním informačním systému dostupná k nahlédnutí, že jeden výtisk diplomové/bakalářské práce bude uložen na příslušném ústavu Fakulty technologické UTB ve Zlíně a jeden výtisk bude uložen u vedoucího práce; byl/a jsem seznámen/a s tím, že na moji diplomovou/bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č. 121/2000 Sb. o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon) ve znění pozdějších právních předpisů, zejm. § 35 odst. 3 2); beru na vědomí, že podle § 60 3) odst. 1 autorského zákona má UTB ve Zlíně právo na uzavření licenční smlouvy o užití školního díla v rozsahu § 12 odst. 4 autorského zákona; beru na vědomí, že podle § 60 3) odst. 2 a 3 mohu užít své dílo – diplomovou/bakalářskou práci nebo poskytnout licenci k jejímu využití jen s předchozím písemným souhlasem Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně, která je oprávněna v takovém případě ode mne požadovat přiměřený příspěvek na úhradu nákladů, které byly Univerzitou Tomáše Bati ve Zlíně na vytvoření díla vynaloženy (až do jejich skutečné výše); beru na vědomí, že pokud bylo k vypracování diplomové/bakalářské práce využito softwaru poskytnutého Univerzitou Tomáše Bati ve Zlíně nebo jinými subjekty pouze ke studijním a výzkumným účelům (tedy pouze k nekomerčnímu využití), nelze výsledky diplomové/bakalářské práce využít ke komerčním účelům; beru na vědomí, že pokud je výstupem diplomové/bakalářské práce jakýkoliv softwarový produkt, považují se za součást práce rovněž i zdrojové kódy, popř. soubory, ze kterých se projekt skládá. Neodevzdání této součásti může být důvodem k neobhájení práce.

Ve Zlíně 25.5.2012 .......................................................

1)

zákon č. 111/1998 Sb. o vysokých školách a o změně a doplnění dalších zákonů (zákon o vysokých školách), ve znění pozdějších právních předpisů, § 47 Zveřejňování závěrečných prací: (1) Vysoká škola nevýdělečně zveřejňuje disertační, diplomové, bakalářské a rigorózní práce, u kterých proběhla obhajoba, včetně posudků oponentů a výsledku obhajoby prostřednictvím databáze kvalifikačních prací, kterou spravuje. Způsob zveřejnění stanoví vnitřní předpis vysoké školy. (2) Disertační, diplomové, bakalářské a rigorózní práce odevzdané uchazečem k obhajobě musí být též nejméně pět pracovních dnů před konáním obhajoby zveřejněny k nahlížení veřejnosti v místě určeném vnitřním předpisem vysoké školy nebo není-li tak určeno, v místě pracoviště vysoké školy, kde se má konat obhajoba práce. Každý si může ze zveřejněné práce pořizovat na své náklady výpisy, opisy nebo rozmnoženiny. (3) Platí, že odevzdáním práce autor souhlasí se zveřejněním své práce podle tohoto zákona, bez ohledu na výsledek obhajoby. 2) zákon č. 121/2000 Sb. o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon) ve znění pozdějších právních předpisů, § 35 odst. 3: (3) Do práva autorského také nezasahuje škola nebo školské či vzdělávací zařízení, užije-li nikoli za účelem přímého nebo nepřímého hospodářského nebo obchodního prospěchu k výuce nebo k vlastní potřebě dílo vytvořené žákem nebo studentem ke splnění školních nebo studijních povinností vyplývajících z jeho právního vztahu ke škole nebo školskému či vzdělávacího zařízení (školní dílo). 3) zákon č. 121/2000 Sb. o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon) ve znění pozdějších právních předpisů, § 60 Školní dílo: (1) Škola nebo školské či vzdělávací zařízení mají za obvyklých podmínek právo na uzavření licenční smlouvy o užití školního díla (§ 35 odst. 3). Odpírá-li autor takového díla udělit svolení bez vážného důvodu, mohou se tyto osoby domáhat nahrazení chybějícího projevu jeho vůle u soudu. Ustanovení § 35 odst. 3 zůstává nedotčeno. (2) Není-li sjednáno jinak, může autor školního díla své dílo užít či poskytnout jinému licenci, není-li to v rozporu s oprávněnými zájmy školy nebo školského či vzdělávacího zařízení. (3) Škola nebo školské či vzdělávací zařízení jsou oprávněny požadovat, aby jim autor školního díla z výdělku jím dosaženého v souvislosti s užitím díla či poskytnutím licence podle odstavce 2 přiměřeně přispěl na úhradu nákladů, které na vytvoření díla vynaložily, a to podle okolností až do jejich skutečné výše; přitom se přihlédne k výši výdělku dosaženého školou nebo školským či vzdělávacím zařízením z užití školního díla podle odstavce 1.

ABSTRAKT Cílem této bakalářské práce je navrhnout a otestovat kompozitní voštinovou sendvičovou konstrukci, skládající se z hliníkové voštiny, hliníkové vnější vrstvy a různých typů použité adhezní vrstvy. Hlavním smyslem byl návrh kompozitního obkladového panelu, s použitím vhodného lepidla, pro dopravní průmysl. Tato aplikace je možná všude tam, kde je vyžadována minimální tloušťka konstrukce při zachování vysokých hodnot mechanických vlastností a nízké hmotnosti. Sendvičová konstrukce proto byla podrobena zkoušce ohybem, zkoušce odlupem a rázové zkoušce padajícím závažím.

Klíčová slova: kompozitní materiál, voština, sendvičová konstrukce, prepreg, epoxidové foliové lepidlo

ABSTRACT The purpose of this bachelor's thesis is to design and test a composite honeycomb sandwich construction consisting of aluminum honeycomb, aluminum outer layer and applied for various types of adhesive layer. The main purpose of a draft composite facing panel, using a suitable adhesive for the transport industry. This application is possible wherever there is required a minimum thickness of construction at maintaining high levels of mechanical properties and low weight. Sandwich construction was therefore subjected to bending test, peeling test and impact test a falling weight.

Keywords: composite materials, sandwich construction, honeycomb, epoxy adhesive film, prepregs

Chtěl bych poděkovat především paní doc. Ing. Soně Rusnákové, Ph.D., vedoucí mé bakalářské práce, za ochotu, připomínky, poskytnutý čas, cenné informace a odborné rady. Rád bych také poděkoval svým rodičům za trpělivost, pomoc a podporu při mém studiu.

Prohlašuji, že odevzdaná verze bakalářské práce a verze elektronická nahraná do IS/STAG jsou totožné.

OBSAH ÚVOD ............................................................................................................................ 10 I TEORETICKÁ ČÁST ............................................................................................... 11 1 KOMPOZITNÍ MATERIÁLY ............................................................................ 12 1.1 DEFINICE KOMPOZITNÍCH MATERIÁLŮ ............................................................... 12 1.2 ZAŘAZENÍ MATERIÁLU MEZI KOMPOZITY .......................................................... 13 1.3 DĚLENÍ KOMPOZITNÍCH MATERIÁLŮ.................................................................. 13 1.3.1 Makrokompozity ...................................................................................... 13 1.3.2 Mikrokompozity ....................................................................................... 13 1.3.3 Nanokompozity ........................................................................................ 14 1.4 MIKROKOMPOZITY ........................................................................................... 15 2 MATRICE ............................................................................................................ 16 2.1 TYPY MATRIC ................................................................................................... 16 2.1.1 Polymerní matrice .................................................................................... 16 2.1.1.1 Reaktoplastické matrice .................................................................... 16 2.1.1.2 Termoplastické matrice..................................................................... 18 2.1.2 Kovové a keramické matrice ..................................................................... 22 2.1.2.1 Kovové matrice ................................................................................ 22 2.1.2.2 Keramické matrice............................................................................ 22 3 VÝZTUŽ............................................................................................................... 24 3.1 DRUHY VLÁKEN ............................................................................................... 24 3.1.1 Skleněná vlákna ........................................................................................ 24 3.1.2 Uhlíková vlákna ....................................................................................... 25 3.1.3 Aramidová vlákna .................................................................................... 26 3.1.3.1 Kevlar (para-aramid, PPTA) ............................................................. 27 3.1.3.2 Nomex (meta-aramid, MPIA) ........................................................... 27 3.1.4 Přírodní vlákna ......................................................................................... 28 3.2 TYPY VÝZTUŽÍ ................................................................................................. 29 3.2.1 Sekané prameny (angl. “chopped fibers”) ................................................. 29 3.2.2 Mletá vlákna (angl. “milled fibers”) .......................................................... 30 3.2.3 Rovingy (angl. “tow”)............................................................................... 30 3.2.4 Tkaniny (angl. “fabrics”) .......................................................................... 31 3.2.5 Rohože (angl. “mat”) ................................................................................ 31 3.2.6 Prepregy (angl. “Prepregs“) ...................................................................... 32 4 VOŠTINY ............................................................................................................. 33 4.1 MATERIÁLY K VÝROBĚ VOŠTIN ......................................................................... 33 4.1.1 Aramidové voštiny ................................................................................... 33 4.1.1.1 Použití .............................................................................................. 34 4.1.2 Hliníkové voštiny ..................................................................................... 34 4.1.2.1 Použití .............................................................................................. 34 4.1.3 Uhlíkové voštiny ...................................................................................... 35 4.1.3.1 Použití .............................................................................................. 35

5

SENDVIČE ........................................................................................................... 36 5.1 SENDVIČOVÁ JÁDRA ......................................................................................... 36 5.2 POTAHY ........................................................................................................... 36 5.3 SEMISENDVIČOVÉ STRUKTURY.......................................................................... 37 5.4 VÝROBA .......................................................................................................... 37 5.5 POUŽITÍ ........................................................................................................... 37 II PRAKTICKÁ ČÁST .................................................................................................. 38 6 CÍLE BAKALÁŘSKÉ PRÁCE ........................................................................... 39 7 MATERIÁLOVÉ SLOŽENÍ SENDVIČOVÉHO PANELU .............................. 40 7.1 VNĚJŠÍ VRSTVY ................................................................................................ 40 7.2 JÁDRO.............................................................................................................. 40 7.3 ADHEZIVNÍ MATERIÁLY .................................................................................... 41 7.3.1 SA 70 ....................................................................................................... 41 7.3.2 HexPly® M34 .......................................................................................... 41 7.3.3 3M™ Scotch-Weld™ AF 3002................................................................. 42 7.3.4 Letoxit KFL 130 ....................................................................................... 42 8 VZORKY .............................................................................................................. 43 8.1 VÝROBA VZORKŮ ............................................................................................. 43 8.2 ŘEZÁNÍ VZORKŮ............................................................................................... 44 8.2.1 Technologie řezání vodním paprskem ....................................................... 45 9 TESTOVÁNÍ ........................................................................................................ 46 9.1 TŘÍBODOVÝ OHYB ............................................................................................ 46 9.2 ZKOUŠKA ODLUPEM ......................................................................................... 50 9.3 RÁZOVÁ ZKOUŠKA ........................................................................................... 51 10 DISKUZE VÝSLEDKŮ ....................................................................................... 53 ZÁVĚR .......................................................................................................................... 55 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY .......................................................................... 57 SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK ................................................... 58 SEZNAM OBRÁZKŮ ................................................................................................... 59 SEZNAM TABULEK ................................................................................................... 60 SEZNAM GRAFŮ......................................................................................................... 61 SEZNAM PŘÍLOH ....................................................................................................... 62

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická

10

ÚVOD Bakalářská práce se zabývá návrhem kompozitního sendvičového panelu pro aplikace v dopravním průmyslu. Teoretická část je zaměřena na obecné materiálové složení a základní vlastnosti kompozitních materiálů. Definuje nejvíce používané vlákna a formu jejich použití a shrnuje poznatky o voštinách a sendvičových strukturách. V praktické části je navrženo materiálové složení sendvičového panelu, technologický proces výroby a způsob testování mechanických vlastností. Bylo zvoleno použití hliníkového plechu a hliníkové voštiny o dvou různých tloušťkách v kombinaci s různými typy adhezní vrstvy. Vyrobené vzorky byly testovány pomocí tříbodového ohybu, zkoušky odlupem a rázovou zkouškou, dle norem. Sendvičové konstrukce v dnešní době nachází uplatnění především v letecké a dopravní technice, kde jsou využívány jejich hlavní přednosti, kterými jsou vysoká ohybová pevnost a tuhost při zachování nízké hmotnosti. Sendvičové konstrukce ale není problém nalézt i v dalších průmyslových odvětvích. Mezi další výhody lze zařadit odolnost proti šíření trhlin a odolnost proti rázu. I při malém zvýšení tloušťky sendvičové konstrukce výrazně vzroste ohybová tuhost, ale hmotnost se zvýší jen minimálně. Sendvičové konstrukce mohou být tvarově složité prvky s různými prolisy a výstupky, mohou být nehořlavé nebo samozhášivé. Jejich konečné vlastnosti lze přizpůsobit téměř všem požadavkům vhodnou kombinací materiálu jádra a vnější vrstvy.


I. TEORETICKÁ ČÁST

11

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická 1

12

KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

1.1

Definice kompozitních materiálů

Kompozitní materiály (kompozity) se skládají ze dvou nebo více fyzikálně a chemicky rozdílných složek (fází). Složky se dělí na výztuž a matrici. Výztuž je pevnější a tvrdší nespojitá složka, matrice je spojitá a většinou poddajnější složka, která má funkci pojiva výztuže. [1] Tyto materiály mají řadu výhodných vlastností, především nízkou hustotu (obvykle 16002000 kg/m3), velký rozsah pevností (200-4000 MPa) a tuhostí (10-400 GPa), jsou odolné proti velkému množství chemikálií, mají nízkou tepelnou vodivost (zhruba 300x nižší než u uhlíku) a elektroizolační vlastnosti. [2] Pojivo má za úkol chránit výztuž před mechanickým, nebo chemickým poškozením a udržovat ji v daném směru. Dále přenáší vnější napětí do výztuže, která zajišťuje pevnost a tuhost kompozitu. [2] Charakteristickým rysem kompozitů je jejich anizotropie – vlastnosti kompozitu jsou závislé na směru uložení (orientaci) vláken výztuže. Tento jev znázorňuje tzv. polární diagram pevnosti v tahu (Obr. 1) pro laminát se základními typy výztuží, které reprezentují odlišnou orientaci vláken výztuže (jednosměrnou výztuž, tkaninu s plátnovou vazbou a rohož). [4]

Obr. 1. Polární diagram pevnosti v tahu [4]


13

1.2 Zařazení materiálu mezi kompozity K zařazení vícefázového materiálu mezi kompozitní materiály musí být splněny tyto podmínky: • kompozit musí být připraven smícháním složek • podíl výztuže musí být větší než 5 % • vlastnosti výztuže a matrice (mechanické, fyzikální a chemické) se musí lišit, výztuž je mnohem pevnější v tahu a většinou tužší než matrice [3]

Za kompozit nelze považovat: • plast, který obsahuje malé množství tuhých barviv, např. částic sazí (černý pigment) nebo oxidů (např. TiO2-bílý pigment) nebo částic elastomerů (přidávaných za účelem zlepšení houževnatosti; zmenšení modulu pružnosti) • slitiny kovů, ve kterých během ochlazování nebo při tepelném zpracování došlo k vyloučení tvrdé fáze [3]

1.3 Dělení kompozitních materiálů Podle velikosti vyztužující fáze se kompozitní materiály dělí na makrokompozity, mikrokompozity a nanokompozity. 1.3.1 Makrokompozity Makrokompozity mají velikost příčného rozměru výztuže 100 až 102 mm a jejich největší využití je ve stavebnictví (železobeton, tj. beton zpevněný ocelovými lany nebo pruty, polymerbetony, které obsahují drcené kamenivo a pryskyřici). Za makrokompozity lze považovat i vícevrstvé materiály a konstrukce (např. chodníky a vozovky). [1] 1.3.2 Mikrokompozity Mikrokompozitní materiály mají největší příčné rozměry výztuže (vláken nebo částic) v rozmezí 100 až 102 μm. Vzhledem ke kovům a jejich slitinám mají menší hustotu a tedy lepší poměr pevnosti v tahu a modulu pružnosti k hustotě. Jsou nejvíce využívané v průmyslu. [1]


14

1.3.3 Nanokompozity Nanokompozity mají rozměr výztuže (délka částice nebo průměr vlákna) v jednotkách nm. [1]

Obr. 2. Rozdíl mezi mikrokompozitem a nanokompozitem s výztuží na bázi destičkovitých částic jílu – montmorillonitu (MMT) [1]


15

1.4 Mikrokompozity • vláknové – materiál je vždy pevnější ve formě vláken, než v kompaktním stavu • částicové - většinou anorganické částice, anizometrické (destičkovité částice) mají určitý štíhlostní (aspektní) poměr l/t, kde l je délka a t tloušťka částice. [1]

Obr. 3. Rozdělení mikrokompozitů podle geometrie a orientace výztuže [1]


2

16

MATRICE

Je to spojitá složka, která má funkci jako pojivo výztuže a přenáší do výztuže zatížení. K přenosu zatížení dochází pomocí adheze mezi matricí a výztuží. Také chrání většinou křehká vlákna výztuže před vlivy okolí. Matrice musí mít vyšší tažnost než je tažnost vláken, naopak pevnost vláken musí být větší než je pevnost matrice. Matrice může být polymerní, kovová, keramická, skleněná, sklokeramická, uhlíková [1]

2.1 Typy matric 2.1.1 Polymerní matrice Polymerní matrice reaktoplastické nebo termoplastické se nejvíce používají pro kompozity s kontinuálními vlákny. [1]

2.1.1.1 Reaktoplastické matrice Reaktoplasty jsou většinou tekuté i při pokojové teplotě, proto snadno prosáknou mezi vlákna výztuže. Vytvrzování probíhá za podpory chemických prostředků. Součástí reaktoplastické

matrice

jsou

vytvrzovací a

urychlovací prostředky.

Kompozity

s reaktoplastovou pryskyřicí není možné po ztvrdnutí matrice tvarovat, jejich výhodou však je použití i při vysokých teplotách. Mají také vyšší pevnost než kompozity s termoplastickou matricí. Mezi

nejpoužívanější

matrice

patří

nenasycené

polyesterové

pryskyřice

(UP),

vinylesterové pryskyřice (VE) a epoxidové pryskyřice (EP). Reaktoplasty se kvůli své ceně využívají hlavně ve vojenském průmyslu (např. spodní kompozitní díly tryskových letadel s kolmým startem), nebo pro výrobu špičkových zařízení (družice, raketoplány). Snaha o zkrácení doby vytvrzování a odstranění zdravotně závadných a těkavých látek z výrobního procesu vede k používání dražších typů reaktoplastů, které jsou na bázi uretanů (tzv. akrylamanty). Při výrobě kompozitních dílů, které jsou vyráběny ve velkých sériích, je z důvodu recyklovatelnosti materiálu nahrazována matrice reaktoplastická


17

matricí termoplastickou. Uplatňují se levnější typy termoplastů (PP, PA), které jsou vyztuženy krátkými skleněnými vlákny. Zvyšující se nároky na bezpečnost ve stavebnictví a hromadné dopravě osob vyžadují použití nehořlavých matric s malým vývinem dýmu, který není toxický. Tyto podmínky splňují hlavně fenolické pryskyřice. [1]

Obr. 4. Srovnání mechanických vlastností pryskyřic (napětí v tahu a tuhost) [8]

Tab. 1. Porovnání pryskyřic [8]


18

Tab. 2. Přehled reaktoplastů jako matrice vláknových kompozitů [3]

2.1.1.2 Termoplastické matrice Na rozdíl od reaktoplastů jsou termoplasty tekuté až při teplotách nad 200°C. Kompozity s termoplastickou matricí je možné tvarovat nebo svařovat i dodatečně. Po ochlazení matrice jsou kompozity připraveny k použití, měknou při zvýšené teplotě. Mají neomezenou dobu skladování. Při použití vhodných termoplastů je matrice chemicky velmi odolná, neabsorbuje vlhkost a má velmi dobrou houževnatost. Rychlost tuhnutí matrice je závislá na rychlosti odvodu tepla.


19

Špičkové termoplasty, jako polyimidy (PI), polyamidoimid (PAI), polyaryletherketony (PEEK PEK, PEKK, PEKEKK), polymery s tekutými krystaly (LCP), polyfenylsulfon (PPSU), polyetherimidy (PEI), polyethersulfon (PESU), polyftalamidy (PPA), polyfenylensulfid (PPS), polysulfon (PSU) a polyamid 46 (PA 46) jsou teplotně odolnější než běžné reaktoplasty a jsou nehořlavé. [1]

Termoplasty se používají v chirurgii (části kyčelního kloubu), v leteckém průmyslu (interiéry, náběžné části křídel letadel), automobilový průmysl (sací potrubí, olejové vany, výfukové potrubí, stropní desky, dveřní panely).

Obr. 5. Dělení termoplastů [1]

Způsob prosycování výztuže termoplastem Vláknovou výztuž je možné prosytit termoplastem až při výrobě dílů. Je možné použít tři kombinace vyztužujících vláken a termoplastu: • mezi vrstvy výztuže se vloží fólie termoplastu • vlákna výztuže se smísí s vlákny termoplastu v textilní vazbě (tkaniny TWINTEX®) • termoplast je nanesen na výztuž fluidním způsobem v podobě prášku


20

Při nanášení prášku na vlákna vzniká elektrostatický náboj. Aby při manipulaci s prepregem zabránilo ztrátám prášku, pokryje se úzký prepreg tenkým filmem stejného polymeru, v případě širokého pásu se prášek částečně natavuje infrazářiči. Tímto způsobem vznikají prepregy, které jsou velmi dobře tvarovatelné i za studena. [1]

Obr. 6. Výroba kompozitu z prepregu Twintex® [9]

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická Tab. 3. Přehled termoplastů pro matrice vláknových kompozitů, Tg je teplota skelného přechodu, Tm je teplota tání [3]

21


22

2.1.2 Kovové a keramické matrice 2.1.2.1 Kovové matrice Kompozity s kovovou matricí se používají tam, kde není dostatečná pevnost a odolnost běžných slitin kovů proti tečení. Výhody kovové matrice oproti polymerní matrici jsou, např. elektrická vodivost, teplotní vodivost, nehořlavost, smyková pevnost, tvárnost (zpomalující mechanismus rozvoje trhlin), odolnost proti ubrusu, možnost povlakování, spojování, tvarování, vyšší tepelná odolnost, odolnost proti vlhkému prostředí, erozi a povrchovému poškození. Mezi nevýhody patří specifické vlastnosti (pevnost, tuhost), které jsou za normálních teplot nižší než u polymerních kompozitů a výrobní nároky (zejména energetické), které jsou podstatně vyšší. Nejpoužívanější kovovou matricí je hliník a jeho slitiny (široká všestrannost, nízká cena), která

je

nejčastěji

vyztužovaná

borovými,

uhlíkovými,

křemíkokarbidovými,

nebo safírovými vlákny. Matrice se vyrábí z prášku (např. plazmové nanášení), fólie (např. lisování za tepla, válcování), nebo taveniny (např. infiltrace, lití). Výrobní postup se volí tak, aby došlo k dokonalému spojení matrice s vlákny bez mechanického poškození vláken, bez jejich degradace, bez zkřehnutí matrice, s dostatečnou soudržností ve styku matice-vlákna i matrice-matrice. Nejčastěji je postup dvoufázový: nejdříve se vyrobí jednoduché tvary (např. jednovrstvá páska) a následně se z nich vytvoří požadovaná složitější struktura. Kvalita a vlastnosti kompozitů s kovovou matricí velmi závisí na výrobních metodách (póry, poruchy vláken, promíšení, soudržnost styku matrice-matrice). [5]

2.1.2.2 Keramické matrice Keramika je vhodný materiál pro svou vysokou pevnost při vysokých teplotách, pro malou hustotu a pro vynikající odolnost proti oxidaci. Její nevýhodou je křehkost. Keramické matrice mají vysokou pevnost v tahu i při takových teplotách, kterým neodolávají některé kovové matrice. Materiály s větší lomovou houževnatostí, než jakou má monolitická keramika, lze získat výrobou kompozitů s keramickými vlákny v keramické matrici. Při kombinace křehké keramické matrice s křehkými vlákny je nutné pokrytí vláken tenkou vrstvou, která zmenšuje adhezi mezi vlákny a matricí. Tato tenká


23

vrstva umožňuje odklon šířící se trhliny, která následně nepokračuje vláknem, ale po mezifázovém rozhraní. Dobrá lomová houževnatost je také vlastností kompozitů s keramickou matricí zpevněné kovovými vlákny (Wolfram, Molybden), které jsou schopné se plasticky deformovat. Pokud mají vlákna větší teplotní vodivost než matrice, mohou také zlepšit odolnost proti teplotnímu šoku. Většinou se pro matrici, která je odolná vysokým teplotám, používají oxidy, nitridy, nebo karbidy různých prvků nejčastěji Al, Si, Mg. Pro vlákna je vhodný molybden, tungsten, kolumbium, ocel a safírové whiskery. Relativně krátkou dobu se vyrábějí kompozity s keramickými matricemi (SiC, Si3N4, Al2O3). Žárupevností překonají slitiny niklu, ale jejich výroba je náročná. Například pro lopatky spalovacích turbín je vhodné použít materiál s kontinuálními vlákny karbidu křemíku (SiC) v matrici Si3N4. Budoucností pro tryskové motory může být ternární keramika MAX (např. Ti3SiC2), kterou lze považovat za ,,keramický nanolaminát“. [5,3]

Obr. 7. Pevnost v tahu při maximální servisní teplotě různých materiálů [1]


3

24

VÝZTUŽ

Výztuž je pevná a tvrdá nespojitá složka kompozitů, která zajišťuje jejich pevnost a tuhost. Hlavní funkcí výztuže je přenášení tahového namáhání. Zvyšuje nehořlavost matrice, některé vlákna můžou být i samozhášivé. Průměr používaných vláken je asi 5 - 15 µm. Výztuž tvoří 40 - 60 % objemu kompozitu. Nejvíce používanými vyztužujícími vlákny pro kompozitní materiály jsou vlákna skleněná (asi 80%). Vlákna mohou být skleněná, uhlíková, borová, polymerní, keramická (SiC,Al2O3, Si3N4), přírodní

(rostlinná,

čedičová

a

azbestová),

proteinová

(vlákna

pavouků),

piezoelektrická.[1]

3.1 Druhy vláken 3.1.1 Skleněná vlákna Vlákna se vyrábějí tavením tzv. sklářského kmene. Sklářský kmen je směs křemenného písku (asi 70%), vápence, potaše a collemanitu (obsahuje bór). Jeho chemické složení závisí na typu skla, pro polymerní kompozity se nejvíce používá typ E, tzv. bezalkalické sklo II. hydrolytické třídy. Sklářský kmen se taví a následně se z taveniny přímo vytahují tzv. elementární vlákna. V závislosti na rychlosti odtahu je průměr vláken 5 – 25 μm. Na vlákna se pod pecí nanáší tzv. přímá apretace, která se skládá z lubrikační složky, která chrání vlákna před mechanickým poškozením a usnadňuje jejich další textilní zpracování

a ze složky apretační, obsahující vazebné prostředky, které zvyšují adhezi

mezi matricí a vlákny. Vlákna se spojují do pramenů. Ty jsou navíjeny na kokony, které jsou základní složkou pro následné zpracování. A to na příze se zákrutem, které se používají pro výrobu tenkých tkanin a speciálních hustých tkanin např. pro elektroizolace. Nebo na pramence (roving), které se používají přímo (např. technologie stříkání, tažení, navíjení), nebo pro výrobu pramencových tkanin či vícesměrných výztuží. Část pramenců se seká na délku 50 mm pro výrobu pramencových rohoží (plošný útvar s náhodně orientovanými vlákny). Další část pramenců se seká na vlákna délky 2-6 mm pro výrobu premixů a vyztužování termoplastů.[4]


25

Obr. 8. Schéma výroby skleněných vláken [4] 3.1.2 Uhlíková vlákna Tyto vlákna mají největší rozsah mechanických vlastností při jejich relativně malé hustotě (1,8-2 g/cm3). Při styku uhlíku a méně ušlechtilých kovů vzniká galvanický článek, tím dochází k elektrochemické korozi a kov koroduje. Z tohoto důvodu musí byt kompozit s uhlíkovými vlákny a kov odděleny nevodivým materiálem (např. kompozitem s vlákny skleněnými). Vyrobená uhlíková vlákna jsou podobně jako vlákna skleněná dodatečně upravena. Účelem je: odstranění látek z povrchu vláken, které brání dokonalému kontaktu s matricí, omezení adsorpce plynů na povrch vláken, zvýšení reaktivity povrchu na matrice a vazebné prostředky, ochrana vláken před vzájemnou abrazí (jsou křehčí než skleněná).[1]


26

Zvláštnosti uhlíkových vláken: • anizotropie mechanických vlastností - vlákna mají ve směru kolmém k ose mnohem nižší modul pružnosti, odpovídá modulu pružnosti polykrystalického grafitu • křehkost - hodnoty prodloužení při přetržení jsou menší a hodnoty

minimálního

poloměru při ohýbání jsou větší, než hodnoty u skleněných vláken • mají záporný koeficient délkové teplotní roztažnosti α, to způsobuje, že se vlákno při ohřevu zkracuje • malý elektrický odpor vláken v podélném směru (nejtužší vlákna mají jen 1,9 .10-6 Ω/m) [1]

Hlavní rozdělení: • karbonizovaná vlákna- mají střední modul pružnosti a pevnost v tahu je dobrá. Jsou to standardní uhlíková vlákna (HS – “High Strength”, AS – “Average Strength”, HT nebo HTA – “High Tenacity”) • vysokomodulová grafitizovaná vlákna (HM – “High Modulus”) • vlákna vysoce pevná, se středním modulem pružnosti (IM – “Intermediate Modulus”) • vlákna s vysokým modulem pružnosti (VHM − “Very High Modulus”, UHM− “Ultra High Modulus”) • dutá uhlíková vlákna • diskontinuální vlákna porušená tahem (SBCF, “Stretch-Broken Carbon Fiber”) • mletá uhlíková vlákna • recyklovaná uhlíková vlákna [1]

3.1.3 Aramidová vlákna Vlákna nejsou křehká. Vlákno se plasticky přetvoří, pokud na něj působí tlaková síla kolmo (výroba neprůstřelných vest, ochranných rukavic a oděvů). Mez kluzu v tlaku je nízká, podobná jako mez kluzu běžných polymerů. Při textilním zpracování neklesá pevnost vláken nechráněných na povrchu (odolnost proti abrazi). Krátká vlákna aromatických polyamidů APA se používají jako výztuž termoplastů při potřebě vysoké odolnosti proti opotřebení a zároveň zachování dobrých kluzných vlastností. Vlákna jsou chemicky odolná, ale poškozuje je ultrafialové záření. [1]


27

3.1.3.1 Kevlar (para-aramid, PPTA) Svou vyšší cenu kompenzuje malou hustotou (ρ=1440 kg/m3), velkou odolností proti abrazi a schopností plasticky se deformovat při působení síly kolmo na osu vlákna. Je nehořlavý a odolný vysokým teplotám. Vlákna Kevlaru® 49 a Kevlaru® 149 se používají v leteckém průmyslu. Kevlar® 49 má vysokou teplotu měknutí (520 °C), při teplotě okolo 600 °C dochází k uhelnatění vlákna. Krátká sekaná vlákna Kevlaru se používají namísto azbestu v brzdách. [1]

Tab. 4. Druhy PPTA od firmy DuPont [1]

3.1.3.2 Nomex (meta-aramid, MPIA) Je levnější než Kevlar, ale nedosahuje jeho mechanických vlastností. Tak jako Kevlar je nehořlavý a odolný vysokým teplotám (nevytváří taveninu). Proto se používá hlavně na výrobu voštin a nehořlavých textilií. [1]


28

Tab. 5. Mechanické vlastnosti některých aramidových vláken v porovnání s Nylonem (PA 66) [1]

3.1.4 Přírodní vlákna Vlákna jsou získávaná z pěstovaných rostlin. Většinou se používají jako výztuž tvarovaných velkoplošných dílů pro interiéry osobních automobilů. [1] Výhody použití rostlinných vláken v termoplastech: ·

laciná výztuž a tím nižší cena výrobku

·

úspora polymeru

·

rychlejší výrobní cyklus (vyšší tepelná vodivost)

·

recyklovatelný odpad

·

výztuž je biologicky odbouratelná

·

přírodní vzhled povrchu výrobku

·

vlákna nezpůsobují opotřebení zpracovatelských strojů

Tab. 6. Vlastnosti PP kompozitů s přírodními vlákny [1]


29

Tab. 7. Vlastnosti PE HD kompozitů s přírodními vlákny [1]

3.2 Typy výztuží 3.2.1 Sekané prameny (angl. “chopped fibers”) Prameny jsou nasekány na potřebné délky a používají se v lisovacích a vstřikovacích směsích. [1]

Obr. 9. Sekané prameny [10]


30

3.2.2 Mletá vlákna (angl. “milled fibers”) Vlákna na mletí musí byt křehká. [1]

Obr. 10. Mletá vlákna [11] 3.2.3 Rovingy (angl. “tow”) Jsou to sdružené prameny, mají 18-60 konců (300-4800 tex *). Rovingy jsou vyráběny jako tzv. přímé nebo sekané (nulový nebo malý počet zákrutů) pro výrobu profilů tažením (pultruzí), pro navíjení a výrobu prepregů, nebo jako smyčkované, které profilům zajišťují příčnou pevnost. Jsou dodávány na cívkách s vnitřním nebo vnějším odtahem. [1,4] *) Číslo tex je jednotka charakterizující jemnost vlákna, je to váha 1 km vlákna v gramech.

Obr. 11. Roving [10]


31

3.2.4 Tkaniny (angl. “fabrics”) Tkaniny jsou tkané vazbou plátnovou, keprovou nebo atlasovou v gramážích od 280 do 1500 g/m2 ·

Jemné tkaniny v gramážích i od 17 g/m2 jsou obvykle z příze

·

Hybridní tkaniny jsou vyráběné pro speciální použití, kombinují se vlákna skleněná, aramidová a uhlíková

·

Jednosměrné skelné, jednosměrné uhlíkové vyráběné pro pevnostně velmi namáhané díly

·

Vícesměrné (multiaxiální) nejsou vyráběné tkaním, ale vlákna se ukládají v různých směrech a současně se řídce prošívají [4]

Obr. 12. Typy tkaní [4] 3.2.5 Rohože (angl. “mat”) Jsou to netkané textilie, rouna o gramáži 225 – 900 g/m2. Tvoří je nepravidelně orientované vlákna nebo sekané pramence v délce 25 - 50 mm. V rohoži jsou vlákna spojena emulzí nebo práškovým pojivem. Rohože spojené emulzí jsou měkčí, lépe tvarovatelné, práškově pojené jsou tužší a používají se na méně složité velkoplošné díly. Pokud se k výrobě rohoží použijí kontinuální vlákna, tak není potřeba jejich vzájemnou polohu fixovat pojivem, protože jsou vzájemně propletena. [1,4]


32

Obr. 13. Rohož [10] 3.2.6 Prepregy (angl. “Prepregs“) Skládají se z rovingu, rohože nebo tkaniny a reaktoplastické (polovytvrzené) nebo termoplastické matrice. Nevýhodou prepregů s reaktoplastickou matricí je stárnutí za pokojové teploty a následnému vytvrzování pryskyřice. Proto se tyto prepregy skladují v mrazících boxech ve vodotěsných obalech. U termoplastických prepregů je nutné matrici pro spojení vrstev natavit. Prepregy se používají na špičkové polymerní kompozity. [1]

Obr. 14. Schéma zařízení pro kontinuální výrobu termoplastického prepregu [4]


4

33

VOŠTINY

Voština (angl. “honeycomb”), je typ materiálu, používaný jako jádro sendvičových kompozitních materiálů. Má různou výšku, velikost a tvar buněk. Vynalezl ji Norman de Buyne ve Velké Británii a nechal si ji patentovat jako hliníkovou voštinu pro sendvičové kompozity v roce 1938 (průmyslově vyráběna od roku 1945). Název je odvozen z podobnosti se šestihranným tvarem včelího plástu. Aby nedošlo k zatečení pryskyřice do buněk voštiny a tím ke znehodnocení její funkce, tak se při výrobě sendvičových kompozitů voština překryje lepící fólií. Po zvýšení teploty se lepící fólie roztaví a spojí voštinu s jejím pláštěm. Zásadní je způsob přilepení voštiny k plášti. Odlepení pláště od voštiny při zatížení způsobí destrukci části nebo celého sendvičového dílu.

Obr. 15. Výroba voštin [6]

4.1 Materiály k výrobě voštin 4.1.1 Aramidové voštiny Aramid je syntetický materiál na základě aromatických polyamidů. Monovlákna mají průměr 10-13μ. Název vznikl spojením slov aromatický a polyamid. Aramidy existují ve formě rovingu s různou jemností nebo tkanin o gramáži 36-500g/m2. Jsou mnohem lehčí než skleněná vlákna. Jejich pevnost v poměru k váze (specifická pevnost) je několikanásobně vyšší. Také mají dvojnásobný modul a velmi dobře absorbují energii. Jejich hlavní předností je pevnost a žáruvzdornost.


34

Na voštiny se používají vlákna aromatického polyamidu (aramidová rohož) značky Nomex® a Kevlar® (firma Du Pont) ve fenolformaldehydové pryskyřici. Tím je zaručena nehořlavost a malý vývin kouře při explozi v plamenu. Stěna buňky voštiny má vzhled papíru, buňky mají průměr od 3,2 do 5 mm, hustotu 32-96 kg/m³ a tlakovou pevnost 1-7 MPa. Nomexová voština, která je starším typem, se vyrábí z krátkých, méně tuhých a pevných vláken meta-aramidu (MPIA), ale je levnější. Kevlarová voština obsahuje kontinuální para-aramidová vlákna PPTA (Kevlar®), a prodává se pod obchodním názvem Korex® nebo HexWeb®. Na rozdíl od nomexových voštin, které mají vynikající tepelnou odolnost a jsou izolanty, mají kevlarové voštiny navíc větší odolnost proti tlakovému i smykovému namáhání. [1] 4.1.1.1 Použití Jako součásti dopravních prostředků a stavebních materiálů, sportovních lodí a aut, rámů jízdních kol.

4.1.2 Hliníkové voštiny Potřebný tvar voštiny se získává z hliníkového plechu ve formách pomocí tlaku nebo vakua. Jejich charakteristická vlastnost je vysoká tuhost a zároveň nízká hmotnost. Pro zachování tvaru a pevnosti se musí oboustranně oplášťovat. Plášť tvoří plech (u tvarově nenáročných panelů) nebo kompozitní materiály, například skleněné nebo uhlíkové prepregy, laminátové desky. Hliníkové voštiny se vyrábějí s různě velkými buňkami a tloušťkou stěny a také v různých tloušťkách. [4] 4.1.2.1 Použití Používají se, při výrobě panelů a částí lodí, letadel, automobilů a kolejových vozidel, výtahů, dveří, podlah, nebo také jako bezpečnostní deformační zóny.


35

4.1.3 Uhlíkové voštiny Uhlíková vlákna mají velký rozsah mechanických vlastností při malé hustotě. Uhlík vytváří galvanický článek

ve styku

s méně ušlechtilými kovy. Tím dochází

k elektrochemické korozi, kdy koroduje kov. Kompozit s uhlíkovými vlákny musí být od kovu separován nevodivým materiálem (např. kompozit se skleněnými vlákny). Mají vysokou pevnost a zároveň nízkou váhu. Jejich nevýhodou je vysoká cena. Uhlíkové voštiny nejsou tak rozšířené jako ostatní typy voštin. Uhlíkové vlákna se spíše používají jako pláště sendvičů, nebo v podobě nanotrubiček. [1] 4.1.3.1 Použití V kosmických

aplikacích,

závodních

automobilech

(oddělení posádky od prostoru, kde je riziko vzniku ohně)

nebo

lodích,

v letectví


5

36

SENDVIČE

Sendvičové struktury tzv. sendviče jsou složeny z plášťů (potahů) tvořících vnější vrstvu a jádra uvnitř. Pláště jsou tenké ale pevné, jádro tzv. distanční vrstva, je širší a méně pevné. Hlavní funkcí jádra je přenos smykového zatížení z jednoho pláště na druhý. Sendviče mají na rozdíl od běžných laminátů mnohem vyšší pevnost, tuhost a izolační vlastnosti a přitom nižší hmotnost a jsou také rázuvzdorné.

Obr. 16. Voštinový sendvič a jeho zatížení [4]

5.1 Sendvičová jádra Nejvíce se jako jádra používají: ·

Voštiny z tenkého hliníkového plechu, Nomexu, Kevlaru, polypropylenu, nebo papíru, který je prosycen polyesterovou nebo fenolovou pryskyřicí

·

Tuhé pěny na bázi polyuretanu, polystyrenu, PVC, PIR nebo polyeterimidu a polymetakrymilidu

·

Balza [4]

5.2 Potahy Jsou to lamináty s různou matricí a výztuží (např. skleněné nebo uhlíkové vlákna, kovové folie). Aby byla splněna funkce sendviče, musí být jádro s potahy dokonale spojené. Ke spojení se používají speciální lepidla nebo matrice potahů. Vzniklá konstrukce je velmi tuhá a je schopna odolat dynamickému namáhání a rázům. [4]


37

5.3 Semisendvičové struktury Tyto struktury mají jádro s netkanou nebo tkaninovou výztuží, která je odlehčená expandovanými termoplastickými dutými mikrokuličkami. Jádro musí být dokonale prosyceno stejnou pryskyřicí jako potahy, které jsou tvořeny rohožovým nebo tkaninovým laminátem. [4]

5.4 Výroba Na plášť kompozitu se nanese pryskyřice, poté se položí a přitlačí jádro sendviče. Po určité době (sekundy) se pryskyřice rozpustí a následně je položen druhý plášť. K dosažení dokonalého spojení jednotlivých vrstev se využívá lisování pod vakuovou folií, hydraulického lisu, nebo autoklávu. Sériově vyráběné kompozity mají tloušťku 1 - 100 mm a hmotnost i pod 40 g/m².

Obr. 17. Sendvičová struktura – výrobní metody [4]

5.5 Použití Nejvíce se používají v dopravních prostředcích (automobily, autobusy, letadla, lodě, kolejová doprava), dále pak na listy rotorů větrných elektráren, ve stavebnictví. Mohou také sloužit jako zvuková nebo tepelná izolace.


II. PRAKTICKÁ ČÁST

38


6 1.

39

CÍLE BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Literární rešerše v oblasti kompozitních materiálů, jejich rozdělení, zpracovatelské inženýrství polymerních kompozitních materiálů.

2.

Sendvičové kompozitní materiály, výroba, druhy a vlastnosti.

3.

Návrh a výroba sendvičového kompozitního materiálu s hliníkovou vnější vrstvou, s Al-voštinou s různou tloušťkou, vyrobené vakuovým lisováním s různými druhy adhezní vrstvy.

4.

Experimentální stanovování mechanických vlastností v ohybu dle normy ČSN ISO 178 při různých teplotách zatěžování.

5.

Testování pevnosti v odlupu, s důrazem na maximální sílu při porušení soudržnosti jádra a vnější vrstvy.

6.

Experimentální stanovování rázových vlastností na padostroji dle normy: DIN EN ISO 6603-2

7.

Diskuse výsledků a závěr.


7

40

MATERIÁLOVÉ SLOŽENÍ SENDVIČOVÉHO PANELU

Sendvičový panel se skládá ze dvou vnějších vrstev (potahů) a jádra. Potah je pevný, tuhý a zároveň tenký. Jádro je mnohem lehčí a má větší tloušťku. Vnější vrstvy a jádro jsou k sobě dokonale spojeny adhezivním materiálem - lepidlem. Lepidlo přenáší smykové napětí od vnějšího zatížení z potahu na jádro. U testovaných konstrukcí byly zvoleny jako vnější vrstvy hliníkový plech, jako jádro hliníková voština o dvou tloušťkách. Ke spojení byly použity čtyři druhy adhezivních materiálů.

7.1 Vnější vrstvy Vnější vrstvy tvoří hliníkový plech EN AW 5754 o tloušťce 1 mm. Vlastnosti Al plechu EN AW 5754: Materiál středně pevný, odolný proti korozi a mořské vodě,chemicky odolný, dobrá svařitelnost a obrobitelnost.Vhodný pro eloxování. Pevnost v tahu je 240-280 MPa. Používá se na středně namáhané konstrukce, při výrobě vozidel a plavidel, vnější i vnitřní architektuře. Výrobky jsou potrubí, nádoby na tekutiny, ochranné kryty, součásti strojů, automobilů, lodí a kontejnerů.

7.2 Jádro Jádra u všech vyráběných sendvičů tvoří hliníková voština s hexagonálním tvarem buněk a velikostí buňky 6 mm. Hustota tohoto materiálu je 93 kg/m3, pevnost v tlaku je 2,66 MPa. Použitá tloušťka voštiny byla 10 a 25 mm.

Obr. 18. Hliníková voština


41

7.3 Adhezivní materiály 7.3.1 SA 70 SA 70 od firmy Gurit je epoxidové filmové lepidlo vyztužené skelnými vlákny. Hmotnost filmu je 175 g/m2, hmotnost skelných vláken 25 g/m2, teplota skelného přechodu 95 °C a smyková pevnost 36 MPa.

Obr. 19. Filmové lepidlo Gurit 7.3.2 HexPly® M34 Epoxidový prepreg HexPly® M34 je speciálně vyvinutý pro nízké teploty vytvrzování i velkých součástí. Má výborné ohnivzdorné vlastnosti a je samozhášivý. Je ideální pro sendvičové konstrukce. Má vynikající přilnavost na pěnová jádra a voštiny. Je vyztužený skelnými vlákny. Doba vytvrzování byla 40 minut při 120 °C. Smyková pevnost je 120 MPa, hustota 1260 kg/m3.

Obr. 20. Epoxidový prepreg


42

7.3.3 3M™ Scotch-Weld™ AF 3002 Je modifikované epoxidové foliové lepidlo bez výztuže. Při vytvrzování zvětší svůj objem. Je určeno pro voštinové sendviče. Hmotnost filmu je 200 g/m2. Velikost odpařování těkavých látek při vytvrzování je menší než 1%. Smyková pevnost je 12 MPa.

7.3.4 Letoxit KFL 130 Je jednosložkové epoxidové foliové lepidlo. Folie má tloušťku 0,25 mm, z jedné strany je chráněna PE folií, z druhé je potažena silikonovým papírem. Lepidlo je určeno hlavně pro lepení hliníkových slitin. Nedochází k odpařování těkavých složek při zpracování ani při vytvrzování. Doba vytvrzování byla 20 minut při 120 °C. Pevnost ve smyku je 29 - 33 MPa, pevnost v odlupu 4 - 7 N/mm.

Obr. 21. Filmové lepidlo Letoxit


8

43

VZORKY 8.1 Výroba vzorků

Vzorky byly vyrobeny ve firmě FORM s.r.o. ve výrobních prostorách v obci Střelná. Na pile byly nařezány hliníkové desky o rozměru 340 x 550 x 1 mm. Nejprve se plocha, na kterou se nanášelo lepidlo odmastila a zbavila dalších případných nečistot isopropanolem. Potom se na takto připravenou plochu položilo předem nastříhané filmové lepidlo, ze kterého byla odstraněna ochranná folie. Deska s lepidlem se položila na mobilní formovací stůl, který byl potažen ochranou folií, následně se přiložila hliníková voština o rozměrech 340x550x10 mm. Na toto jádro se umístila druhá vnější hliníková deska s naneseným foliovým lepidlem. Postup u dalších vzorků byl totožný, pouze se změnil typ foliového lepidla na jiný, nebo prepreg, který byl nařezán na potřebný rozměr z velké role dovezené z mrazáku. Aby se zabránilo poškození pohledové strany sendviče, byly desky pokryty ochranou folií a odvzdušňovací tkaninou. Takto připravené vzorky byly zakryty vakuovací folií, která byla dokonale přilepena k formovacímu stolu pomocí oboustranné lepící pásky. Poté se připevnily odsávací ventily. Na jeden byl připojen tlakoměr (manometr). Druhý ventil byl pomocí hadice připojen k podtlakovému čerpadlu. Tím se vytvořil podtlak o požadované hodnotě 0,08 MPa. Za stálého podtlaku byly vzorky umístěny do vytvrzovací pece, kde došlo k vytvrzení spoje při daných hodnotách.


44

Obr. 22. Postup výroby vzorků

8.2 Řezání vzorků Z důvodu možného poškození hliníkové voštiny při řezání klasickou kotoučovou pilou, bylo hledáno jiné možné řešení k nařezání vzorků. Jako první bylo navrženo nařezání sendviče pomocí laserového řezání. Po konzultaci s odborníky bylo od tohoto návrhu upuštěno. Byla zde totiž možnost spálení lepidla při řezání a tím znehodnocení spoje. Dalším uvažovaným řešením bylo nařezání vzorků pomocí vodního paprsku. Nakonec bylo toto řešení zvoleno z důvodu nejmenší pravděpodobnosti možného poškození, ze všech uvažovaných variant. Řezání vzorků, na rozměry dle norem testů, proběhlo ve firmě MRB Sazovice, spol. s.r.o. na vodním paprsku s abrazivem.


45

8.2.1 Technologie řezání vodním paprskem Základním principem řezání vodním paprskem je voda, která proudí pod extrémně vysokým tlakem z čerpadla do řezací hlavy přes vysokotlaké potrubí. V trysce řezací hlavy se změní na vodní paprsek s rychlostí až čtyřikrát vyšší než rychlost zvuku. Tlak vody se pohybuje okolo 400-500 MPa. Všechny komponenty musí být z odolných a ověřených materiálů, které zajistí bezporuchový provoz. Rozlišují se dva typy technologie. Prvním typem je řezání čistou vodou, které se nejvíce používá u měkkých materiálů (např. PP, PE, díly interiéru automobilu, pěnové a tepelně izolační materiály). Druhým typem je řezání abrazivním vodním paprskem. U tohoto typu je vodní paprsek urychlovačem abrazivních částic (většinou granátu), které rozrušují materiál. U abrazivního vodního paprsku je brusná síla mnohokrát větší, než u čistého vodního paprsku. Toho se využívá při řezání tvrdých materiálů (např. kovy, kompozity, keramika, kámen). Mezi výhody patří přesná geometrie řezaných dílů, tenká řezná spára a tím malé ztráty materiálu při řezání, pro všechny materiály stačí jeden nástroj, žádný nebo malý otřep. Taky nevznikají mechanická pnutí ani tepelné ovlivnění okolí řezu. [13]

Obr. 23. Řezání abrazivním vodním paprskem


9

46

TESTOVÁNÍ

Hlavní náplní této práce bylo testování mechanicko-fyzikálních vlastností hliníkových sendvičových panelů s odlišným adhezivním materiálem dle zvolených norem. Tab. 8. Složení zkušebních vzorků tloušťka Al voštiny [mm]

adhezní vrstva

vnější vrstva

10 10 10 10 25 25

SA 70 HexPly® M34 KFL 130 AF 3002 SA 70 KFL 130

Al plech Al plech Al plech Al plech Al plech Al plech

vzorek 1 vzorek 2 vzorek 3 vzorek 4 vzorek 5 vzorek 6

9.1 Tříbodový ohyb První zkouškou byl tříbodový ohyb při třech různých teplotách. Zkouška proběhla na přístroji Zwick 1456 dle ČSN EN ISO 14125. U vzorků byla měřena velikost meze pevnosti v ohybu a modulu pružnosti v ohybu. Vzorek sendviče o rozměrech 150x20 mm byl umístěn na podpěrách, které od sebe byly vzdáleny 110 mm. Uprostřed na vzorek působil trn, který vyvolal průhyb vzorku. Testováno bylo pět druhů vzorků, v sérii 5 kusů pro každou teplotu.

Obr. 24. Zařízení Zwick 1456

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická Tab. 9. Mez pevnosti v ohybu při teplotě -30°C -30 °C

Ar. průměr Sm.odch Maximum Minimum

vzorek 1 vzorek 2 vzorek 3 vzorek 4 vzorek 6 σM σM σM σM σM MPa MPa MPa MPa MPa 6,62 36,49 16,61 39,10 3,80 0,80 3,94 12,92 4,33 1,71 7,89 41,39 32,68 44,48 5,92 5,35 31,59 0,54 33,72 1,67

Tab. 10. Mez pevnosti v ohybu při teplotě 20°C 20 °C


vzorek 1 vzorek 2 vzorek 3 vzorek 4 vzorek 5 vzorek 6 σM σM σM σM σM σM MPa MPa MPa MPa MPa MPa 6,08 32,55 8,06 38,36 1,71 4,54 0,62 7,57 4,29 4,97 1,14 6,86 41,96 13,40 44,54 5,95 5,31 23,14 2,72 32,19 3,13

Tab. 11. Mez pevnosti v ohybu při teplotě 60°C 60 °C


vzorek 1 vzorek 2 vzorek 3 vzorek 4 vzorek 6 σM σM σM σM σM MPa MPa MPa MPa MPa 9,06 30,33 11,90 12,83 3,56 3,03 7,51 3,48 5,10 2,19 12,82 39,67 16,23 19,17 6,28 5,29 20,99 7,58 6,49 0,84

Obr. 25. Tříbodový ohyb

47


48

Obr. 26. Tříbodový ohyb - vzorek 2

σM [MPa]

Mez pevnosti v ohybu 48 44 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4 0 -4

-30°C 20°C 60°C

vzorek 1

vzorek 2

vzorek 3

vzorek 4

vzorek 6

Graf 1. Mez pevnosti v ohybu

Tab. 12. Modul pružnosti v ohybu při teplotě -30°C -30 °C


vzorek 1 vzorek 2 vzorek 3 vzorek 4 vzorek 6 E E E E E MPa MPa MPa MPa MPa 1352,88 7935,20 3466,53 9019,37 143,39 762,24 1174,33 2430,18 998,89 39,33 2564,84 9395,19 6487,85 10261,25 192,29 140,93 6475,21 445,20 7777,50 94,50


49

Tab. 13. Modul pružnosti v ohybu při teplotě 20°C 20 °C


vzorek 1 E MPa 1180,67 913,12 2315,91 45,43

vzorek 2 E MPa 6571,35 1499,56 8435,68 4707,02

vzorek 3 E MPa 2724,75 1697,23 4834,84 614,66

vzorek 4 vzorek 5 vzorek 6 E E E MPa MPa MPa 7377,97 95,35 686,67 450,98 289,54 7938,66 1046,64 6817,29 326,70

Tab. 14. Modul pružnosti v ohybu při teplotě 60°C 60 °C


vzorek 1 E MPa 1763,79 1103,54 3135,76 391,81

vzorek 2 vzorek 3 vzorek 4 vzorek 6 E E E E MPa MPa MPa MPa 7248,28 4271,72 2903,14 585,16 1690,61 575,82 1390,34 518,82 9350,14 4987,61 4631,68 1230,18 5146,41 3555,82 1174,60 -59,87

Modul pružnosti v ohybu 10800 9000

E [MPa]

7200 -30°C

5400

20°C

3600

60°C

1800 0 -1800

vzorek 1

vzorek 2

vzorek 3

vzorek 4

Graf 2. Modul pružnosti v ohybu

vzorek 6


50

9.2 Zkouška odlupem Je to zkouška na zjištění pevnosti lepeného spoje. Na jednu vnější vrstvu vzorku o rozměrech 150x50 mm působil trn. Byla měřena maximální síla, při které došlo k oddělení vnější vrstvy od jádra. Zkouška byla prováděna opět na přístroji Zwick 1456, tentokrát dle normy ISO 4578, která byla modifikována pro testování sendvičových konstrukcí. Testováno bylo osm vzorků od každého typu sendviče.

Obr. 27. Zkouška odlupem - při zátěži, po zátěži

Tab. 15. Síla potřebná k oddělení vnější vrstvy od jádra 20 °C


vzorek 1 vzorek 2 vzorek 3 vzorek 4 vzorek 6 Fmax Fmax Fmax Fmax Fmax N N N N N 143,87 139,62 135,13 139,37 119,62 50,84 24,20 55,47 39,84 23,22 186,29 159,81 181,42 172,61 138,99 101,45 119,43 88,85 106,14 100,24


51

Fmax [N]

Síla potřebná k odlupu 140 120 100 80 60 40 20 0 vzorek 1

vzorek 2

vzorek 3

vzorek 4

vzorek 6

Graf 3. Síla potřebná k oddělení vnější vrstvy od jádra

9.3 Rázová zkouška Posledním typem zkoušky, které byly sendvičové panely vystaveny, byla rázová zkouška padajícím závažím. Na vzorek o rozměrech 100x100 mm dopadalo těleso a měřila se síla která je potřebná k proražení vzorku sendviče. Vzorky byly testovány na padostroji Zwick Roell HIT230F dle normy DIN EN ISO 6603-2. Celková hmotnost vnikajícího tělesa byla 23,17 kg. Testovány měli být tři vzorky z každého druhu sendviče, ale vzorky s 25 mm voštinou měly pro tento padostroj velkou tloušťku a stroj u nich rázovou zkoušku neprovedl.

Obr. 28. Zwick Roell HIT230F


52

Obr. 29. Rázová zkouška u vzorku 1, 2, 3, 4

Tab. 16. Maximální síla při průrazu 20 °C

Ar. průměr Sm.odch Medián

vzorek 1 Fmax N 10119,68 2106,68 10685,93

vzorek 2 Fmax N 10501,29 373,36 10641,22

vzorek 3 Fmax N 11040,75 176,92 11069,58

vzorek 4 Fmax N 11980,4 456,28 11929,41

Maximální síla při průrazu 12000

Fmax [N]

10000 8000 6000 4000 2000 0 vzorek 1

vzorek 2

vzorek 3

vzorek 4

Graf 4. Maximální síla při průrazu


53

10 DISKUZE VÝSLEDKŮ Při všech zkouškách mělo být testováno šest vzorků, které se lišily kombinací tloušťky jádra a adhezní vrstvy. U vzorků 1-4 mělo jádro tloušťku 10 mm a tyto sendviče se lišily použitým lepidlem (1 - SA 70, 2 - HexPly® M34, 3 - KFL 130, 4 - AF 3002). U vzorků 5 a 6 byla tloušťka jádra 25 mm a lepidla byla použita stejná jako u vzorků 1 a 3. Důvodem aplikace dvou tloušťek jádra, byla otázka, zda se při použití jiné tloušťky jádra nějak výrazně změní mechanické vlastnosti sendvičové konstrukce. Zkouška tříbodovým ohybem byla prováděna při třech různých teplotách, ke zjištění změny mechanických vlastností mezi jádrem a vnější vrstvou v závislosti na teplotě. Zkouška u většiny vzorků probíhala do chvíle, kdy došlo k separaci vnější vrstvy působením zatěžující síly. U vzorku 1 s použitým lepidlem SA 70 došlo u jednoho z testovaných vzorků k odlepení vnější vrstvy ještě před začátkem měření a tento vzorek byl vyloučen ze souboru vzorků pro měření. Toto lepidlo mělo při všech teplotách srovnatelnou pevnost v ohybu. V podstatě hned při počátečním zatížení se vnější vrstva odseparovala od lepidla, které drželo na jádru. U vzorku 2 byl použit epoxidový prepreg HexPly® M34, u kterého různá teplota nezpůsobila žádné velké rozdíly v chování sendviče. V průběhu zatěžování se vzorek nejprve minimálně prohnul pod zatížením, následně se začalo deformovat jádro s horní vnější vrstvou a zároveň se postupně oddělovala vnější vrstva směrem od kraje do středu vzorku. U vzorku 3 s lepícím filmem KFL 130 docházelo k rychlému oddělování vnější vrstvy od jádra. Vzorek 4 s lepícím filmem AF 3002 vykazoval podobné chování jako vzorek 2. Vzorek 5 s filmem SA 70 se úplně rozpadl. U tohoto typu byl použitelný jeden vzorek, u zbytku došlo k separaci vnějších vrstev od jádra. U vzorku 6 s lepícím filmem KFL 130 byla použita voština tloušťky 25 mm. Vzorky vykazovaly téměř okamžitou separaci vnější vrstvy. Tabulky 9-14 (str.47- 49) zobrazují naměřené hodnoty pro všechny typy vzorků. Z Grafu 1 vyplývá, že nejvyšší pevnost v ohybu má vzorek 4, který vykazuje lepší hodnoty pevnosti, než vzorek 2 o 15 %. U obou těchto vzorků je viditelný negativní vliv vysoké teploty na pevnost.


54

Při srovnání modulů pružnosti (Graf 2.) dosahuje nejlepších výsledků za pokojové teploty vzorek 4 s lepícím filmem 3M AF 3002. Jako nejstálejší za všech teplot, se jeví vzorek 2 s epoxidovým prepregem HexPly® M34, který za všech teplot vykazoval vysoký modul pružnosti. Vzorek 6 s lepícím filmem KFL 130 a 25 mm jádrem dosahoval jen 10,5 % hodnoty modulu pružnosti vzorku 2. Při měření síly, potřebné k odlupu vnější vrstvy, vykazovaly všechny materiály s 10 mm tloušťkou jádra téměř stejný průběh odlupu vnější vrstvy od lepidla. To potvrzuje i srovnání působící síly u jednotlivých vzorků (Graf 3.). Výsledky testů shrnuje Tab.15.

Při zjišťování velikosti maximální síly, potřebné k proražení hliníkových sendvičových panelů, pomocí rázové zkoušky padajícím závažím, vykazovaly všechny testované sendviče vysokou odolnost. Maximální síla při průrazu se pohybovala v rozmezí 10-12 kN. Při testování došlo k proražení všech zkušebních vzorků. Tato vysoká odolnost proti průrazu je způsobená použitím hliníkové vnější vrstvy a hliníkové voštiny. Nejlepších výsledků v této zkoušce dosáhl vzorek 4 (Graf 4.), z důvodu použitého lepícího filmu 3M AF 3002, který při vytvrzování zvětšil svůj objem a vyplnil buňky voštiny.

Tab.8. Složení zkušebních vzorků

vzorek 1 vzorek 2 vzorek 3 vzorek 4 vzorek 5 vzorek 6

tloušťka Al voštiny [mm]

adhezní vrstva

vnější vrstva

10 10 10 10 25 25

SA 70 HexPly® M34 KFL 130 AF 3002 SA 70 KFL 130

Al plech Al plech Al plech Al plech Al plech Al plech


55

ZÁVĚR Teoretická část bakalářské práce byla zaměřena na přehled kompozitních materiálů, jejich rozdělení, zpracovatelské inženýrství a definici pojmu kompozitní materiál. V další části bylo charakterizováno složení kompozitních materiálů. Byly popsány základní a nejvíce používané typy matric a typy výztuží, u kterých byly rozebrány používaná vlákna. Dále byly popsány sendvičové kompozitní materiály, jejich vlastnosti a způsob výroby. V praktické části bakalářské práce byl zpracován návrh složení a následná výroba sendvičového kompozitního materiálu. Jako vnější vrstva byl zvolen hliníkový plech, který je chemicky odolný. Jako jádro byla použita hliníková voština s různou tloušťkou. V sendvičové konstrukci byly použity různé druhy adhezní vrstvy, které byly následně podrobeny testování mechanických vlastností tříbodovým ohybem, zkouškou pevnosti v odlupu a rázovou zkouškou padajícím závažím dle norem. Účelem této práce bylo navrhnout a otestovat sendvičové konstrukce pro různé aplikace v dopravním průmyslu. Z výše uvedené sendvičové konstrukce se vyrábí například výsuvné nástupní plošiny pro tělesně postižené v autobusech, obkladové panely interiérů a dveře kolejových vozidel, nebo podlahy některých dopravních prostředků. Z výsledků testování vyplývá, že nejlepší adhezní vrstvou je modifikované epoxidové foliové lepidlo bez výztuže AF 3002 od firmy 3M™, které při vytvrzování zvětší svůj objem a vyplní buňky voštiny. Porovnatelných

výsledků dosáhl epoxidový prepreg HexPly® M34 od firmy Hexcel, který vykazuje nižší odolnost proti průrazu. Jako nevhodnou kombinací se ukázalo použití 20 mm voštiny s lepícím filmem KFL 130 od firmy 5M, která měla velmi nízké hodnoty mechanických vlastností. Taky použití lepícího filmu SA 70 od firmy Gurit se ukázalo jako nevhodné. Sendvičová konstrukce s 25 mm tloušťkou voštiny, u které byl tento film aplikován, nemohla být testována, protože se vnější vrstva sendviče samovolně separovala od adhezní vrstvy. Důvodem mohlo být špatné odmaštění povrchu vnější vrstvy před nanesením lepidla, nedostatečné vytlačení vzduchových bublin, které vznikly mezi adhezní a vnější vrstvou při výrobě. Dalším důvodem mohl být nevhodný způsob řezání vzorků, kdy se voda mohla dostat mezi slepené vrstvy, nebo vodní paprsek mohl vibracemi rozrušit soudržnost materiálu.


56

Z výsledků zkoušek vyplývá, že nejlepší mechanické vlastnosti má vzorek 2 a vzorek 4. U obou vzorků byla použita totožná vnější vrstva i materiál jádra. Cenu tedy nejvíce ovlivňuje cena adhezní vrstvy (Tab.17.). U vzorku 2 byl použitý epoxidový prepreg HexPly® M34 s cenou 314 Kč/m2, u vzorku 4 bylo použito modifikované epoxidové foliové lepidlo AF 3002 s cenou 5655 Kč/m2. Jako ekonomičtější volba se proto jeví použití stejných materiálů jako u vzorku 2, kde je cena adhezní vrstvy 18 krát nižší než u vzorku 4. Navíc má epoxidový prepreg HexPly® M34 výborné ohnivzdorné vlastnosti.

Tab. 17. Ceny použitého materiálu materiál hliníkový plech hliníková voština tl.10 mm hliníková voština tl.25 mm SA 70 HexPly® M34 KFL 130 AF 3002

cena v Kč za m2 600 774 1378 337 314 190 5655


57

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY [1]

KOŘÍNEK, Zdeněk. http://www.volny.cz/zkorinek/ [online]. [cit. 2011-12-07]. Dostupné z: http://www.volny.cz/zkorinek/

[2]

JANČÁŘ, Josef. Úvod do materiálového inženýrství polymerních kompozitů. 1. vyd. Brno: VUT, 2003, 194 s. ISBN 80-214-2443-5.

[3]

PTÁČEK, L. A KOLEKTIV. Nauka o materiálu. 2. opr. a rozš. vyd. Brno: CERM, 2002, 392 s. ISBN 80-7204-248-3.

[4]

HAVEL COMPOSITES. Technologie [online]. [cit. 2012-12-07]. Dostupné z: http://www.havel-composites.com/clanky/4-Technologie.html

[5]

BAREŠ, Richard. Kompozitní materiály. 1. vyd. Praha: SNTL, 1988, 325 s. ISBN 04-734-88.

[6]

HEXCEL COMPOSITES, Duxford. HexWebTM HONEYCOMB SANDWICH DESIGN

TECHNOLOGY

[online].

2000

[cit.

2012-12-07].

Dostupné

z:

http://www.hexcel.com/Resources/DataSheets/Brochure-DataSheets/Honeycomb_Sandwich_Design_Technology.pdf [7]

DIAB AB / IN. DIAB Sandwich Handbook [online]. [cit. 2012-03-02]. Dostupné z: http://www.diabgroup.com/europe/literature/e_pdf_files/man_pdf/sandwich_hb.pdf

[8]

ELLRI

s.r.o.

[online].

2002

[cit.

2012-05-16].

Dostupné

z:

Dostupné

z:

http://www.ellri.cz/e_fram1.htm [9]

JEC

SAS

[online].

2012

[cit.

2012-05-17].

http://www.jeccomposites.com/news/composites-news/lft-concentrated-pelletsperformance-lower-cost [10] Composite International Co. [online]. 2012 [cit. 2012-05-17]. Dostupné z: http://www.surefrp.com/html-en/products.html [11] AQUAMID

s.r.o.

[online].

2012

[cit.

2012-05-17].

Dostupné

z:

http://www.rcmarket.cz/zbozi/chemicke-pripravky/plniva/skelna-vlakna-mleta02mm-200g.html [12] Flow International Corporation [online]. 2009 [cit. 2012-05-21]. Dostupné z: http://www.flowcorp.cz/technologie-rezani-vodnim-paprskem-26/


SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK

MMT

Montmorillonit

l

délka částice

t

tloušťka částice

UP

polyesterová pryskyřice

VE

vinylesterová pryskyřice

EP

epoxidová pryskyřice

PP

Polypropylen

PA

Polyamid

Tg

teplota skelného přechodu

Tm

teplota tání

PE HD

vysokohustotní polyethylen

σM

mez pevnosti v ohybu [MPa]

E

modul pružnosti v ohybu [MPa]

Al

Hliník

Si

Křemík

Mg

Hořčík

PPTA

p-fenylen-tereftalamid

MPIA

metafenylen-izoftalamid

wf

hmotnostní podíl složky [%]

APA

aromatický polyamid

58


59

SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1. Polární diagram pevnosti v tahu [4] ..................................................................... 12 Obr. 2. Rozdíl mezi mikrokompozitem a nanokompozitem s výztuží na bázi destičkovitých částic jílu – montmorillonitu (MMT) [1] ......................................... 14 Obr. 3. Rozdělení mikrokompozitů podle geometrie a orientace výztuže [1] .................... 15 Obr. 4. Srovnání mechanických vlastností pryskyřic (napětí v tahu a tuhost) [8] .............. 17 Obr. 5. Dělení termoplastů [1] ......................................................................................... 19 Obr. 6. Výroba kompozitu z prepregu Twintex® [9]........................................................ 20 Obr. 7. Pevnost v tahu při maximální servisní teplotě různých materiálů [1] .................... 23 Obr. 8. Schéma výroby skleněných vláken [4] ................................................................. 25 Obr. 9. Sekané prameny [10] ........................................................................................... 29 Obr. 10. Mletá vlákna [11] .............................................................................................. 30 Obr. 11. Roving [10] ....................................................................................................... 30 Obr. 12. Typy tkaní [4] .................................................................................................... 31 Obr. 13. Rohož [10]......................................................................................................... 32 Obr. 14. Schéma zařízení pro kontinuální výrobu termoplastického prepregu [4] ............. 32 Obr. 15. Výroba voštin [6] ............................................................................................... 33 Obr. 16. Voštinový sendvič a jeho zatížení [4] ................................................................. 36 Obr. 17. Sendvičová struktura – výrobní metody [4] ........................................................ 37 Obr. 18. Hliníková voština............................................................................................... 40 Obr. 19. Filmové lepidlo Gurit ........................................................................................ 41 Obr. 20. Epoxidový prepreg ............................................................................................ 41 Obr. 21. Filmové lepidlo Letoxit ..................................................................................... 42 Obr. 22. Postup výroby vzorků ........................................................................................ 44 Obr. 23. Řezání abrazivním vodním paprskem ................................................................ 45 Obr. 24. Zařízení Zwick 1456 .......................................................................................... 46 Obr. 25. Tříbodový ohyb ................................................................................................. 47 Obr. 26. Tříbodový ohyb - vzorek 2................................................................................. 48 Obr. 27. Zkouška odlupem - při zátěži, po zátěži ............................................................. 50 Obr. 28. Zwick Roell HIT230F........................................................................................ 51 Obr. 29. Rázová zkouška u vzorku 1, 2, 3, 4 .................................................................... 52


60

SEZNAM TABULEK Tab. 1. Porovnání pryskyřic [8] ....................................................................................... 17 Tab. 2. Přehled reaktoplastů jako matrice vláknových kompozitů [3]............................... 18 Tab. 3. Přehled termoplastů pro matrice vláknových kompozitů, Tg je teplota skelného přechodu, Tm je teplota tání [3] ............................................................... 21 Tab. 4. Druhy PPTA od firmy DuPont [1] ....................................................................... 27 Tab. 5. Mechanické vlastnosti některých aramidových vláken v porovnání s Nylonem (PA 66) [1] ........................................................................................... 28 Tab. 6. Vlastnosti PP kompozitů s přírodními vlákny [1] ................................................. 28 Tab. 7. Vlastnosti PE HD kompozitů s přírodními vlákny [1] .......................................... 29 Tab. 8. Složení zkušebních vzorků................................................................................... 46 Tab. 9. Mez pevnosti v ohybu při teplotě -30°C ............................................................... 47 Tab. 10. Mez pevnosti v ohybu při teplotě 20°C .............................................................. 47 Tab. 11. Mez pevnosti v ohybu při teplotě 60°C .............................................................. 47 Tab. 12. Modul pružnosti v ohybu při teplotě -30°C ........................................................ 48 Tab. 13. Modul pružnosti v ohybu při teplotě 20°C ......................................................... 49 Tab. 14. Modul pružnosti v ohybu při teplotě 60°C ......................................................... 49 Tab. 15. Síla potřebná k oddělení vnější vrstvy od jádra .................................................. 50 Tab. 16. Maximální síla při průrazu ................................................................................. 52 Tab. 17. Ceny použitého materiálu .................................................................................. 56


61

SEZNAM GRAFŮ Graf 1. Mez pevnosti v ohybu.......................................................................................... 48 Graf 2. Modul pružnosti v ohybu ..................................................................................... 49 Graf 3. Síla potřebná k oddělení vnější vrstvy od jádra .................................................... 51 Graf 4. Maximální síla při průrazu ................................................................................... 52


SEZNAM PŘÍLOH PŘÍLOHA P I: Průběh ohybové deformace u vzorku 2 a 4 PŘÍLOHA P II: Průběh odlupu u vzorku 2 a 4 PŘÍLOHA P III: Průběh ohybu a odlupu u vzorku 6 PŘÍLOHA P IV: Průběh síly na padostroji u vzorku 2 a 4 PŘÍLOHA P V: Gurit SA 70, technický list PŘÍLOHA P VI: Hexply M34, technický list PŘÍLOHA P VII: KFl 130, technický list PŘÍLOHA P VIII: AF 3002, technický list PŘÍLOHA P IX: Hliníková voština, technický list

62

PŘÍLOHA P I: PRŮBĚH OHYBOVÉ DEFORMACE U VZORKU 2 A 4

PŘÍLOHA P II: PRŮBĚH ODLUPU U VZORKU 2 A 4

PŘÍLOHA P III: PRŮBĚH OHYBU A ODLUPU U VZORKU 6

PŘÍLOHA P IV: PRŮBĚH SÍLY NA PADOSTROJI U VZORKU 2 A 4

10000

6000

4000

2000

0 0

5

10 Standardní dráha v mm

15

20

12000

10000

8000 Filtrovaná síla v N

Filtrovaná síla v N

8000

6000

4000

2000

0 0

10

20 Standardní dráha v mm

30

PŘÍLOHA P V: GURIT SA 70, TECHNICKÝ LIST

PŘÍLOHA P VI: HEXPLY M34, TECHNICKÝ LIST

PŘÍLOHA P VII: KFL 130, TECHNICKÝ LIST

PŘÍLOHA P VIII: AF 3002, TECHNICKÝ LIST

PŘÍLOHA P IX: HLINÍKOVÁ VOŠTINA, TECHNICKÝ LIST

Obkladové panely v průmyslu. Milan Paštěka

Recommend Documents